木材-SiO2气凝胶纳米复合材料的研究

本项目属木材科学与技术领域，引入纳米气凝胶理论和超临界流体干燥技术，发展了一种木材-无机纳米复合材料形成的新方法，阐明了新型木材-SiO2气凝胶纳米复合材的复合机理与技术，为木材功能性改良探索了新的路线。 本项目在溶胶-凝胶法制备木材-无机质复合材的基础上，通过纳米气凝胶理论和超临界流体干燥单元操作，改良了溶胶-凝胶法与木材复合的工艺方法，使之适应于木材-纳米硅酸盐复合工艺过程，系统研究了形成木材-SiO2气凝胶纳米复合材料的工艺学原理，以优化工艺制备了木材-SiO2气凝胶纳米复合材料。通过对木材-SiO2气凝胶复合材料从物理力学性质、尺寸稳定性、声学性质、阻燃性质、表面性质等的系统研究和性能评价表明，SiO2气凝胶赋予了木材某些纳米材料性能，改善了木材的多种性能，使木材功能性改良体现木材和纳米材料的双重优良属性。综合运用XRD、TEM、SEM-EDAX、XPS、FTIR以及热分析DMA-DSC-TG等现代波谱技分析手段，揭示了SiO2气凝胶在木材中的分布与界面状态、结合的途径与方式。 通过本课题的研究，为纳米材料在木材科学与技术学科中的应用提供了理论基础，对与此相关的木材学基础、分析表征、木质环境学、木材保护学等研究起到了积极的促进作用，使木材功能性改良学跟上有关复合材料发展的科学前沿。 目前除本研究外，利用超临界干燥工艺制备木材-SiO2气凝胶纳米复合材料还未见相关报道。本项目成果在国内外核心期刊上共发表论文19篇，其中3篇论文已被SCI收录，在科学出版社、高等教育出版社等出版相关专著6部，论著总被引用165次。2005年12月以宋湛谦院士为首的专家组对该项目的研究成果进行了评议，专家评价：“该项目引入纳米气凝胶概念，应用超临界流体干燥单元操作，制备得到木材-SiO2气凝胶纳米复合材料，是木材科学与技术领域有显著创新性的重要科技成果，其中，木材-SiO2气凝胶纳米复合材料制造方法，达到国际领先水平，项目总体技术水平达到国际先进水平”。